明 細 書 Specification
電磁式ポンプ Electromagnetic pump
技術分野 Technical field
[0001] 本発明は電磁式ポンプに関し、より詳細には気体、液体等の流体の輸送に使用す るコンパクトな電磁式ポンプに関する。 背景技術 The present invention relates to an electromagnetic pump, and more particularly, to a compact electromagnetic pump used for transporting fluids such as gas and liquid. Background art
[0002] 本件出願人は先に固定子側のシリンダ室内に磁性材よりなる可動子を往復動自在 に収容し、シリンダの周囲に嵌め込まれた電磁コイルに通電することにより、可動子 の移動方向両側面とシリンダの両端面との間に形成されるポンプ室のうち、一方のポ ンプ室において、外部から第 1のバルブを通して流体を吸入し第 2のバルブを通して 外部へ流体を送り出し、他方のポンプ室も同様のポンプ作用をなす小型化薄型化さ れた電磁式ポンプを提案した。 (特許文献 1参照)。図 11において、可動子 101のマ グネット 103の N極側より発生した磁束は、固定子 102側のインナーヨーク 104a、ァ ウタ一ヨーク 105、インナーヨーク 104bを経てマグネット 103の S極側へ戻る磁気回 路が形成される。電磁コイル 106a、 106bへ通電することにより、当該電磁コイル 106 a、 106bは上述した磁界から電磁力を受ける力 S、電磁コイル 106a、 106bは固定子 1 02側に固定されているため、反作用として可動子 101がシリンダの軸線方向(図 11 の上下方向)へ移動する。 [0002] The present applicant first accommodates a movable member made of a magnetic material in a cylinder chamber on the stator side in a reciprocating manner, and energizes an electromagnetic coil fitted around the cylinder to thereby move the movable member in the moving direction. In one of the pump chambers formed between both side surfaces and both end surfaces of the cylinder, in one of the pump chambers, fluid is sucked in from the outside through the first valve, fluid is sent out through the second valve, and the other is pumped out. We have proposed a compact and thin electromagnetic pump that performs the same pumping action in the pump room. (See Patent Document 1). In FIG. 11, the magnetic flux generated from the N pole of the magnet 103 of the mover 101 returns to the S pole of the magnet 103 via the inner yoke 104a, the outer yoke 105, and the inner yoke 104b of the stator 102. A circuit is formed. When the electromagnetic coils 106a and 106b are energized, the electromagnetic coils 106a and 106b receive the electromagnetic force S from the above-described magnetic field, and the electromagnetic coils 106a and 106b are fixed to the stator 102 side. The mover 101 moves in the axial direction of the cylinder (the vertical direction in FIG. 11).
特許文献 1 :特願 2002— 286188号 上記電磁式ポンプにおいて、上フレーム体 10 7及び下フレーム体 108により両端を閉止されたシリンダ部 109に収容された可動子 101が正常に動作しているか否力 \或いは可動子 101が適正な可動範囲で動作し ているか否か等の可動子の動作を検出する方法には様々な方法が考えられる。この 可動子 101の動作検出方法の一例としては、図 11に示すように、下フレーム体 108 の外側に磁気センサ(ホール素子など) 110が設けられる。磁気センサ 110は、可動 子 101のマグネット 103から発生した漏れ磁束を検出することで可動子 101の可動 位置を検出することができる。 Patent Document 1: Japanese Patent Application No. 2002-286188 In the above-mentioned electromagnetic pump, whether or not the movable element 101 accommodated in the cylinder portion 109 whose both ends are closed by the upper frame body 107 and the lower frame body 108 is operating normally. Various methods are conceivable as a method for detecting the operation of the mover, such as whether the force \ or the mover 101 is operating in an appropriate movable range. As an example of a method of detecting the operation of the mover 101, a magnetic sensor (such as a Hall element) 110 is provided outside the lower frame body 108 as shown in FIG. The magnetic sensor 110 can detect the movable position of the mover 101 by detecting the leakage magnetic flux generated from the magnet 103 of the mover 101.
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 Disclosure of the invention Problems the invention is trying to solve
図 11に示す磁気センサを用いた可動子の電磁ポンプの構成では、可動子 101は 上下フレーム体 107、 108に閉止されたシリンダ部 109内に収容されているため、可 動子 101の近傍に磁気センサ 110を配置できなレ、。また、可動子 101の漏れ磁束は 小さいうえに、磁気センサ 110を可動子 101から離れた位置に設けると、装置が大型 化するうえに、磁気センサ 110の検出する磁束密度が更に小さくなり磁束密度の変 化を検出するのが難しくなる。具体的には、上下フレーム体 107、 108の一方側に設 けると、磁気センサ 110の磁束密度の変化は常に同じ方向となるので、可動子 101 の往復動作による極性の反転がないためセンサの感度に限界がある。 In the configuration of the mover electromagnetic pump using the magnetic sensor shown in FIG. 11, since the mover 101 is housed in the cylinder portion 109 closed by the upper and lower frame bodies 107 and 108, the mover 101 is located near the mover 101. The magnetic sensor 110 cannot be placed. In addition, when the magnetic flux is leaked from the mover 101 and the magnetic sensor 110 is provided at a position distant from the mover 101, the size of the device is increased, and the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 110 is further reduced. It is difficult to detect changes in the data. More specifically, when the magnetic sensor 110 is installed on one side of the upper and lower frame members 107 and 108, the magnetic flux density of the magnetic sensor 110 always changes in the same direction. The sensitivity is limited.
また、磁気センサ 110は、電磁コイル 106a、 106bへの通電により発生する磁界の 影響を受け易い。即ち、可動子 101の往復動の周期は可動子 101の漏れ磁束の磁 束密度変化の周期と同じになる。また、電磁コイルの通電による励磁周期も同じであ る。従って、磁気センサにより検出された磁束密度の変化は、可動子 101の往復運 動に起因するものか、電磁コィノレ 106a、 106bへの励磁に起因するものかを判別す るのが難しい。 Further, the magnetic sensor 110 is easily affected by a magnetic field generated by energizing the electromagnetic coils 106a and 106b. That is, the cycle of the reciprocating motion of the mover 101 is the same as the cycle of the change in the magnetic flux density of the leakage magnetic flux of the mover 101. Also, the excitation cycle by energizing the electromagnetic coil is the same. Therefore, it is difficult to determine whether the change in the magnetic flux density detected by the magnetic sensor is due to the reciprocating movement of the mover 101 or the excitation of the electromagnetic coils 106a and 106b.
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、 装置を大型化せずに可動子の動作位置を精度良く検出し、電磁コイルの通電により 発生する磁界の影響を受け難い電磁式ポンプを提供することにある。 The present invention has been made to solve these problems, and its purpose is to accurately detect the operating position of the mover without increasing the size of the device, and to reduce the magnetic field generated by energizing the electromagnetic coil. It is to provide an electromagnetic pump which is hardly affected.
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。 The present invention has the following configuration to achieve the above object.
シリンダ内に永久磁石を備えた可動子を収容し、当該シリンダの周囲に嵌め込まれ た空芯の電磁コイルへ通電することにより可動子をシリンダ内で軸線方向に往復動さ せてシリンダ内に形成されるポンプ室より流体を輸送する電磁式ポンプにおいて、シ リンダの周囲に可動子の往復運動を検出する空芯の検出コイルが電磁コイルと同軸 状に嵌め込まれてレ、ることを特徴とする。 A mover with a permanent magnet is housed in the cylinder, and the mover is reciprocated in the axial direction within the cylinder by energizing an air-core electromagnetic coil fitted around the cylinder to form the mover in the cylinder. An electromagnetic pump that transports a fluid from a pump chamber, wherein an air-core detection coil that detects the reciprocating motion of the mover is fitted around the cylinder coaxially with the electromagnetic coil. .
また、電磁コイルはシリンダの周囲に複数嵌め込まれ、電磁コイルの軸線方向両端 面に隣接して検出コイルが嵌め込まれていることを特徴とする。 A plurality of electromagnetic coils are fitted around the cylinder, and a detection coil is fitted adjacent to both end faces in the axial direction of the electromagnetic coil.
また、検出コイルの軸線方向両端面、または両端面及び外周面に磁性材からなる ヨークが設けられてレ、ることを特徴とする。
また、検出コイルの誘導電圧の周波数力 可動子の往復運動周波数の 2倍である ことを特徴とする。 In addition, a yoke made of a magnetic material is provided on both end surfaces in the axial direction of the detection coil, or on both end surfaces and the outer peripheral surface. In addition, the frequency of the induced voltage of the detection coil is twice the reciprocating frequency of the mover.
また、検出コイルで検出された誘導電圧を基にしてポンプの流量を検出することを 特徴とする。この場合、検出コイルで検出された誘導電圧を基に閾値を設定してボン プの流量が一定の流量より大きいか否かを検出しても良いし、検出コイルで検出され た誘導電圧を基にして閾値を設定して可動子が正常に往復運動しているか否かを 判定するようにしても良レ、し、検出コイルの誘導電圧に基づレ、て可動子の駆動制御 を行うようにしても良レ、。 Further, the flow rate of the pump is detected based on the induced voltage detected by the detection coil. In this case, a threshold may be set based on the induced voltage detected by the detection coil to detect whether the flow rate of the pump is greater than a certain flow rate, or based on the induced voltage detected by the detection coil. It is also acceptable to set a threshold to determine whether the mover is reciprocating normally or not, and to control the drive of the mover based on the induced voltage of the detection coil. Still good.
更には電磁コイルの励磁に起因する誘導電圧の変動が少ない検出範囲で検出コ ィルの誘導電圧を検出するのが望ましレ、。 Further, it is desirable to detect the induced voltage of the detection coil within a detection range in which the variation of the induced voltage due to the excitation of the electromagnetic coil is small.
発明の効果 The invention's effect
[0004] 上述した電磁式ポンプを用いれば、可動子の漏れ磁束が大きいシリンダの周囲に 可動子の往復運動を検出する空芯の検出コイルが電磁コイルと同軸に嵌め込まれて いるので、可動子の往復運動により検出コイルに発生する誘導電圧が大きくでき、検 出精度が向上でき、ポンプを大型化せずに可動子の動作を検出できる。 [0004] If the above-described electromagnetic pump is used, an air-core detection coil for detecting reciprocation of the mover is coaxially fitted around the cylinder around the cylinder where the leakage flux of the mover is large. The induced voltage generated in the detection coil by the reciprocating motion of the pump can be increased, the detection accuracy can be improved, and the operation of the mover can be detected without increasing the size of the pump.
また、検出コイルの軸線方向両端面及び外周面に磁性材からなるヨークが設けら れている場合には、可動子から発生した磁束のうち検出コイルと鎖交する磁束数が 増えるので、検出コイルに発生する誘導電圧値を大きくして検出感度を向上すること ができる。 In addition, when yokes made of magnetic material are provided on both end surfaces in the axial direction and the outer peripheral surface of the detection coil, the number of magnetic fluxes interlinking with the detection coil out of the magnetic flux generated from the mover increases. The detection voltage can be increased to increase the detection sensitivity.
また、検出コイルの誘導電圧の周波数力 可動子の往復運動の周波数の 2倍とす ることで、可動子の往復運動と同じ周波数で励磁される電磁コイルから発生する磁界 の周波数に対しても 2倍となり、可動子の往復運動に起因する磁束密度の変化と電 磁コイルの励磁に起因する磁束密度の変化とを分離し易くでき、検出精度を向上で きる。 In addition, by setting the frequency of the induced voltage of the detection coil to twice the frequency of the reciprocating motion of the mover, the frequency of the magnetic field generated from the electromagnetic coil excited at the same frequency as the reciprocating motion of the mover is also obtained. As a result, the change in the magnetic flux density caused by the reciprocating motion of the mover and the change in the magnetic flux density caused by the excitation of the electromagnetic coil can be easily separated, and the detection accuracy can be improved.
更には、検出コイルの誘導電圧を基に、可動子の往復運動やポンプの流量を検出 することができ、可動子の駆動制御も行える。 Further, the reciprocating motion of the mover and the flow rate of the pump can be detected based on the induced voltage of the detection coil, and the drive control of the mover can also be performed.
図面の簡単な説明 Brief Description of Drawings
[0005] [図 1]本発明に係る電磁式ポンプの構成を示す断面図である。
[図 2]第 1実施例に係る電磁式ポンプの要部構成を示す断面図である。 FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an electromagnetic pump according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of the electromagnetic pump according to the first embodiment.
園 3]可動子の移動により検出コイルに作用する磁束の状態説明図である。 Garden 3] is an explanatory diagram of a state of a magnetic flux acting on a detection coil due to movement of a mover.
園 4]可動子の移動により検出コイルに作用する磁束の状態説明図である。 Garden 4] is an explanatory diagram of a state of a magnetic flux acting on a detection coil due to movement of a mover.
園 5]可動子の移動により検出コイルに作用する磁束の状態説明図である。 Garden 5] is an explanatory diagram of a state of a magnetic flux acting on a detection coil due to movement of a mover.
[図 6]第 2実施例に係る電磁式ポンプの要部構成を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of an electromagnetic pump according to a second embodiment.
園 7]第 3実施例に係る電磁式ポンプの流量検出のグラフ図である。 Garden 7] is a graph showing flow rate detection of the electromagnetic pump according to the third embodiment.
園 8]第 3実施例に係る電磁式ポンプの流量検出のグラフ図である。 Garden 8] is a graph showing flow rate detection of the electromagnetic pump according to the third embodiment.
園 9]第 4実施例に係る電磁式ポンプの可動子の動作検出を示すグラフ図である。 園 10]第 4実施例に係る電磁式ポンプの可動子の動作検出を示すグラフ図である。 Garden 9] is a graph showing operation detection of the mover of the electromagnetic pump according to the fourth embodiment. Garden 10] is a graph showing the operation detection of the mover of the electromagnetic pump according to the fourth embodiment.
[図 11]従来の可動子の動作検出を示す部分断面図である。 FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing operation detection of a conventional mover.
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、本発明に係る電磁式ポンプの最良の実施形態について添付図面とともに詳 細に説明する。本実施形態の電磁式ポンプはシリンダ内に永久磁石を備えた可動子 を収容し、当該シリンダの周囲に嵌め込まれた空芯の電磁コイルへ通電することによ り可動子をシリンダ内で軸線方向に往復動させてシリンダ内に形成されるポンプ室よ り流体を輸送する電磁式ポンプに広く適用可能である。 Hereinafter, the best mode of an electromagnetic pump according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The electromagnetic pump according to the present embodiment accommodates a mover having a permanent magnet in a cylinder, and energizes an air-core electromagnetic coil fitted around the cylinder to move the mover in the axial direction in the cylinder. The present invention can be widely applied to an electromagnetic pump that reciprocates and transports a fluid from a pump chamber formed in a cylinder.
図 1において、電磁式ポンプの代表的な構成について説明する。可動子 10は密閉 されたシリンダ内に収容されてシリンダの軸線方向に往復動可能に設けられている。 可動子 10は円板状に形成したマグネット 12とマグネット 12を厚さ方向に挟持する一 対のインナーヨーク 14a、 14bと力、らなる。マグネット 12は一方の面を N極、他方の面 を S極として、厚さ方向(図 1の上下方向)に磁化されている永久磁石である。インナ 一ヨーク 14a、 14bは磁性材によって形成され、各々のインナーヨーク 14a、 14bは、 マグネット 12よりも若干大径に形成された平板部 15aと、平板部 15aの周縁部に短筒 状に起立したフランジ部 15bとを備える。フランジ部 15bの外周面はマグネット 12から 発生した磁束の可動子 10側の磁束作用面となる。 In FIG. 1, a typical configuration of the electromagnetic pump will be described. The mover 10 is housed in a closed cylinder and provided so as to be able to reciprocate in the axial direction of the cylinder. The mover 10 is composed of a magnet 12 formed in a disk shape and a pair of inner yokes 14a and 14b sandwiching the magnet 12 in the thickness direction. The magnet 12 is a permanent magnet magnetized in the thickness direction (vertical direction in FIG. 1) with one surface being an N pole and the other surface being an S pole. The inner yokes 14a and 14b are formed of a magnetic material, and the inner yokes 14a and 14b are each formed into a flat plate portion 15a having a diameter slightly larger than the magnet 12 and a short tube standing on the peripheral portion of the flat plate portion 15a. And a flange portion 15b. The outer peripheral surface of the flange portion 15b serves as a magnetic flux acting surface on the mover 10 side of the magnetic flux generated from the magnet 12.
封止材 16はマグネット 12の外周側面を被覆するプラスチック等の非磁性材である 。封止材 16はマグネット 12が鲭びたりしないようマグネット 12が外部に露出しないよう に被覆する作用と、マグネット 12とインナーヨーク 14a、 14bとを一体に形成する作用
を有する。封止材 16はインナーヨーク 14a、 14bに挟まれたマグネット 12の外周側面 を充填するように設けられている力 封止材 16の外周径はインナーヨーク 14a、 14b の外周径よりも若干小径に形成されている。このように封止材 16を形成しておくと、ィ ンナーヨーク 14a、 14bの外周面を仕上げ研削する際に、封止材 16が研削刃に接触 せず、研削刃を傷めずに作業できるという利点と、封止材 16の熱膨張係数がインナ 一ヨーク 14a、 14bの熱膨張係数よりも大きい場合に、ポンプを高温状態で使用した とき可動子 10とシリンダ間の空隙が封止材 16の熱膨張によって減少または無くなる ことを防止し、ポンプを安定して動作させることができるとレ、う利点がある。 The sealing material 16 is a non-magnetic material such as plastic that covers the outer peripheral side surface of the magnet 12. The sealing material 16 covers the magnet 12 so as not to be exposed to the outside so that the magnet 12 does not expand, and acts to integrally form the magnet 12 and the inner yokes 14a and 14b. Have The sealing material 16 is a force provided so as to fill the outer peripheral side surface of the magnet 12 sandwiched between the inner yokes 14a and 14b. The outer diameter of the sealing material 16 is slightly smaller than the outer diameter of the inner yokes 14a and 14b. Is formed. By forming the sealing material 16 in this way, when finishing the outer peripheral surfaces of the inner yokes 14a and 14b, the sealing material 16 does not contact the grinding blade, and the work can be performed without damaging the grinding blade. Advantages and when the thermal expansion coefficient of the sealing material 16 is larger than the thermal expansion coefficient of the inner yokes 14a and 14b, when the pump is used in a high temperature state, the gap between the movable element 10 and the cylinder becomes larger. There is an advantage in that the pump can be prevented from being reduced or lost due to thermal expansion and can be operated stably.
次に、図 1において電磁式ポンプの固定子側の構成について説明する。一対の非 磁性材からなる上フレーム体 20aと下フレーム体 20bとを組み合わせて円筒状のシリ ンダが形成され、このシリンダ内で上述した可動子 10が往復動可能に収容されてい る。本実施形態においては、下フレーム体 20bのフレーム本体 22bに円筒状に形成 したシリンダ部 24がー体に形成されている。このシリンダ部 24の端部を上フレーム体 20aのフレーム本体 22aに設けた嵌合溝 28に嵌合させることにより、一対のフレーム 体 20a、 20bにより軸方向両端面が閉止されたシリンダが形成される。嵌合溝 28のシ リンダ部 24の端面が当接する部位にはシール材 29が設けられており、シリンダ部 24 の端面をシール材 29に突き当てることにより、シリンダ内が外部からシールされる。な お、上フレーム体 20aからシリンダ部 24を延出させて下フレーム体 20bに嵌合させる こともできる。また、シリンダ部 24を上フレーム体 20aと下フレーム体 20bとで別体に 形成してもよい。 Next, the configuration of the electromagnetic pump on the stator side will be described with reference to FIG. A cylindrical cylinder is formed by combining an upper frame body 20a and a lower frame body 20b made of a pair of non-magnetic materials, and the above-described mover 10 is housed in the cylinder so as to be able to reciprocate. In the present embodiment, a cylinder portion 24 formed in a cylindrical shape is formed on the frame body 22b of the lower frame body 20b. By fitting the end of the cylinder portion 24 into the fitting groove 28 provided in the frame body 22a of the upper frame body 20a, a cylinder having both axial end faces closed by the pair of frame bodies 20a and 20b is formed. You. A sealing material 29 is provided at a portion of the fitting groove 28 where the end surface of the cylinder portion 24 contacts, and the inside of the cylinder is sealed from the outside by abutting the end surface of the cylinder portion 24 against the sealing material 29. The cylinder portion 24 can be extended from the upper frame body 20a and fitted to the lower frame body 20b. Further, the cylinder portion 24 may be formed separately from the upper frame body 20a and the lower frame body 20b.
このように、シリンダの両端面は上フレーム体 20aと下フレーム体 20bによって閉止 され、可動子 10の移動方向両側面と上下フレーム体 20a、 20bの内壁面との間に各 々ポンプ室 30a、 30b力形成される。ポンプ室 30a、 30bは可動子 10の両端面と上フ レーム 20aのフレーム本体 22a、下フレーム 20bのフレーム本体 22bとの間に形成さ れる空隙部分に相当する。なお、可動子 10はシリンダ部 24の内面に接触した状態 で、シリンダ部 24と気密あるいは液密にシールした状態で摺動する。可動子 10の摺 動性を良好にするため、インナーヨーク 14a、 14bの外周面にフッ素樹脂コーティン グゃ DLC (ダイヤモンド'ライク'カーボン)コーティング等の潤滑性と防鲭カを兼ね備
えたコーティングを施す。また、可動子 10が周方向に回ることを防止する回り止めを 設けることもできる。 As described above, both end surfaces of the cylinder are closed by the upper frame body 20a and the lower frame body 20b, and the pump chambers 30a, 30b force formed. The pump chambers 30a and 30b correspond to gaps formed between the end faces of the mover 10 and the frame body 22a of the upper frame 20a and the frame body 22b of the lower frame 20b. The mover 10 slides in a state in which the mover 10 is in air-tight or liquid-tight seal with the cylinder portion 24 while in contact with the inner surface of the cylinder portion 24. In order to improve the sliding properties of the mover 10, the outer surfaces of the inner yokes 14a and 14b have a fluororesin coating.DLC (diamond 'like' carbon) coating etc. provide both lubricity and protection. Apply the coating obtained. In addition, a detent that prevents the mover 10 from rotating in the circumferential direction can be provided.
フレーム本体 22a、 22bの端面(内壁面)にはダンパー 32が取り付けられている。ダ ンパー 32は可動子 10の移動範囲の終端位置でインナーヨーク 14a、 14bがフレーム 本体 22a、 22bの端面に当接した際の衝撃を吸収するために設けられている。なお、 ダンパー 32はフレーム本体 22a、 22bの端面に設ける力わりに、インナーヨーク 14a 、 14bの端面であって、フレーム本体 22a、 22bに当接する面に設けてもよい。 Dampers 32 are attached to the end faces (inner wall surfaces) of the frame bodies 22a and 22b. The damper 32 is provided to absorb the impact when the inner yokes 14a, 14b abut on the end faces of the frame bodies 22a, 22b at the end position of the movable range of the mover 10. The damper 32 may be provided on the end faces of the inner yokes 14a and 14b, which are in contact with the frame bodies 22a and 22b, instead of the force provided on the end faces of the frame bodies 22a and 22b.
上フレーム 20aのフレーム本体 22a内には、吸入用バルブ 34a及び送出用バルブ 36aがポンプ室 30aに連通して設けられてレ、る。下フレーム 20bのフレーム本体 22b 内には、吸入用バルブ 34b及び送出用バルブ 36bがポンプ室 30bに連通して設けら れている。 A suction valve 34a and a delivery valve 36a are provided in the frame body 22a of the upper frame 20a in communication with the pump chamber 30a. A suction valve 34b and a delivery valve 36b are provided in the frame main body 22b of the lower frame 20b so as to communicate with the pump chamber 30b.
上フレーム 20aと下フレーム 20bには、吸入用バルブ 34a、 34bに連通する吸入用 流路 38a、 38b力 S設けられてレヽる。また、上フレーム 20aと下フレーム 20bには、送出 用バルブ 36a、 36bに連通する送出用流路 40a、 40bが設けられている。上フレーム 20aの吸入用流路 38aと下フレーム 20bの吸入用流路 38bとは連通管 42により連通 しており、上フレーム 20aの送出用流路 40aと下フレーム 20bの送出用流路 40bとは 連通管 44により連通している。これによつて、上フレーム 20aと下フレーム 20bの吸入 用流路と送出用流路が各々、一の吸入口 38と一の送出口 40に連通する。 The upper frame 20a and the lower frame 20b are provided with suction channels 38a, 38b which are in communication with the suction valves 34a, 34b. The upper frame 20a and the lower frame 20b are provided with delivery channels 40a, 40b communicating with the delivery valves 36a, 36b. The suction flow path 38a of the upper frame 20a and the suction flow path 38b of the lower frame 20b are connected by a communication pipe 42, and the delivery flow path 40a of the upper frame 20a and the delivery flow path 40b of the lower frame 20b. Are connected by a communication pipe 44. Thereby, the suction channel and the delivery channel of the upper frame 20a and the lower frame 20b communicate with one suction port 38 and one delivery port 40, respectively.
図 1において、シリンダの周囲には空芯の電磁コイル 50a、 50bが嵌め込まれてい る。電磁コイル 50a、 50bはシリンダの軸線方向に若干離間させ、シリンダの軸線方 向の中心位置に対して均等位置となるように配置されている。電磁コイル 50a、 50b はインナーヨーク 14a、 14bのフランジ部 15bの可動範囲よりも軸線長を長く設定され ている。なお、電磁コイル 50aと電磁コイル 50bとは卷き線方向が逆向きであり、同一 電源による通電によって、互いに逆向きの電流が流れるように設定されている。電磁 コィノレ 50a、 50bの卷き線方向を逆向きにしているのは、マグネット 12の磁束と鎖交 する電磁コイル 50a、 50bに流れる電流に作用する力が重畳して、反力として可動子 10に作用し、この力が推力になるためである。 In FIG. 1, air-core electromagnetic coils 50a and 50b are fitted around the cylinder. The electromagnetic coils 50a and 50b are slightly spaced apart in the axial direction of the cylinder, and are arranged at an equal position with respect to the center position in the axial direction of the cylinder. The electromagnetic coils 50a and 50b are set to have an axial length longer than the movable range of the flange portion 15b of the inner yokes 14a and 14b. The winding directions of the electromagnetic coil 50a and the electromagnetic coil 50b are opposite to each other, and the currents are set to flow in opposite directions when energized by the same power supply. The reason why the winding directions of the electromagnetic coils 50a, 50b are reversed is that the force acting on the current flowing through the electromagnetic coils 50a, 50b interlinking with the magnetic flux of the magnet 12 is superimposed, and as a reaction force, And this force becomes thrust.
アウターヨーク 52は、電磁コイル 50a、 50bの外周囲を囲んで筒状に設けられてい
る。アウターヨーク 52は、磁性材が用いられ、電磁コイル 50a、 50bに鎖交する磁束 数を増やして電磁力を効果的に可動子 10に作用させるために設けられる。また、可 動子 10を構成するインナーヨーク 14a、 14bの周辺部にフランジ部 15bを軸線方向 に起立して設けられているので、マグネット 12から発生した磁束をインナーヨーク 14a 、 14bからアウターヨーク 52に至る磁気回路の磁気抵抗を下げることができる。 The outer yoke 52 is provided in a cylindrical shape so as to surround the outer periphery of the electromagnetic coils 50a and 50b. The The outer yoke 52 is made of a magnetic material, and is provided to increase the number of magnetic fluxes linked to the electromagnetic coils 50a and 50b to effectively apply an electromagnetic force to the mover 10. In addition, since the flange 15b is provided in the periphery of the inner yokes 14a and 14b constituting the movable element 10 so as to rise in the axial direction, the magnetic flux generated from the magnet 12 is transferred from the inner yokes 14a and 14b to the outer yoke 52a. , The magnetic resistance of the magnetic circuit can be reduced.
これにより、可動子 10から作用する総磁束量を増加させる(磁路を確保する)と共に、 マグネット 12が発生した磁束が電磁コイル 50a、 50bに流れる電流と軸線方向に対し て直角に鎖交させることで、可動子 10に軸線方向の推力を効果的に発生させること ができる。また、本構成による可動子 10は発生推力に比して質量が軽くなるため、高 速応答が可能となり、出力流量も増加できる。 This increases the total magnetic flux acting from the mover 10 (secures a magnetic path) and causes the magnetic flux generated by the magnet 12 to interlink with the current flowing through the electromagnetic coils 50a and 50b at right angles to the axial direction. Thus, thrust in the axial direction can be effectively generated on the mover 10. Further, since the mass of the mover 10 according to this configuration is lighter than the generated thrust, a high-speed response is possible, and the output flow rate can be increased.
電磁コイル 50a、 50bおよびアウターヨーク 52は、上フレーム 20aと下フレーム 20b とを組み合わせる際に、上フレーム 20aと下フレーム 20bに設けた嵌合溝 28にァウタ 一ヨーク 52を嵌合させることによってシリンダ部 24と同芯に組み付けることができる。 可動子 10は、電磁コイル 50a、 50bに交番電流を通電することにより、電磁コイル 5 0a、 50bによって発生する電磁力の作用により往復駆動(上下動)される。電磁コィ ノレ 50a、 50bによる電磁力は、電磁コイル 50a、 50bへの通電方向によって可動子 10 を一方向と他方向へ押動するから、図示しない制御部により、電磁コイル 50a、 50b への通電時間、通電方向を制御することによって可動子 10を適宜ストロークで往復 駆動させることができる。可動子 10がフレーム本体 22a、 22bの内面に当接した際に は、ダンパー 32の作用によって衝撃を吸収することができる。 The electromagnetic coils 50a, 50b and the outer yoke 52 are formed by fitting the outer yoke 52 into the fitting grooves 28 provided in the upper frame 20a and the lower frame 20b when the upper frame 20a and the lower frame 20b are combined. Can be assembled concentrically with part 24. The mover 10 is reciprocally driven (moves up and down) by the action of the electromagnetic force generated by the electromagnetic coils 50a and 50b by applying an alternating current to the electromagnetic coils 50a and 50b. The electromagnetic force generated by the electromagnetic coils 50a and 50b pushes the mover 10 in one direction and the other direction depending on the direction of current supply to the electromagnetic coils 50a and 50b. By controlling the time and the energizing direction, the mover 10 can be reciprocally driven with an appropriate stroke. When the mover 10 contacts the inner surfaces of the frame bodies 22a and 22b, the impact can be absorbed by the action of the damper 32.
本実施形態の電磁式ポンプのポンプ作用は、電磁コイル 50a、 50bによって可動子 10を往復動させることにより、ポンプ室 30a、 30bに交互に流体が吸入され、送出さ れる作用によってなされる。すなわち、図 1の状態で、可動子 10が下方に移動すると 、一方のポンプ室 30aには流体が導入され、同時に他方のポンプ室 30bからは流体 が送出される。また、逆に可動子 10が上方に移動すると、一方のポンプ室 30aからは 流体が送出され、他方のポンプ室 30bに流体が導入される。こうして、可動子 10がど ちらの側へ移動する際にも流体の吸排がなされ、流体の脈動を抑え、効率的に流体 を輸送することが可能となる。
本実施形態の電磁式ポンプは可動子 10に、フランジ部 15bを備えたインナーョ一 ク 14a、 14bを取り付け、可動子 10の両端面に近接して吸入用バルブ 34a、 34bと送 出用バルブ 36a、 36bを設けることによって、きわめて薄型で小型のポンプとして提供 することが可能となった。実施形態の電磁式ポンプの場合は、高さ 15mm、幅 20mm 程度の小型ポンプに形成することができる。 The pumping action of the electromagnetic pump of the present embodiment is performed by the fluid being alternately sucked into the pump chambers 30a and 30b and sent out by reciprocating the mover 10 by the electromagnetic coils 50a and 50b. That is, when the mover 10 moves downward in the state of FIG. 1, fluid is introduced into one pump chamber 30a, and fluid is simultaneously sent out from the other pump chamber 30b. Conversely, when the mover 10 moves upward, fluid is sent from one pump chamber 30a and fluid is introduced into the other pump chamber 30b. Thus, when the mover 10 moves to either side, the fluid is sucked and exhausted, the pulsation of the fluid is suppressed, and the fluid can be transported efficiently. The electromagnetic pump according to the present embodiment is configured such that inner needles 14a and 14b each having a flange portion 15b are attached to the movable element 10, and the suction valves 34a and 34b and the delivery valve 36a are provided near both end faces of the movable element 10. And 36b, it was possible to provide an extremely thin and small pump. In the case of the electromagnetic pump of the embodiment, it can be formed into a small pump having a height of about 15 mm and a width of about 20 mm.
また、本実施形態の電磁式ポンプは気体あるいは液体の輸送に使用することがで き、流体の種類が限定されるものではない。液体ポンプとして使用する際に、可動子 10がーつでは輸送圧力が不足するような場合には、マグネット 12とインナーヨーク 1 4a、 14bからなる同形の単位可動子を複数個連結した多段型の可動子 10を使用す ればよレ、。単位可動子を多段に連結することによって、大きな推力を備えた可動子と することができ、所要の輸送圧力を備えた電磁式ポンプとすることができる。 Further, the electromagnetic pump of the present embodiment can be used for transporting gas or liquid, and the type of fluid is not limited. When using as a liquid pump, if the transport pressure is insufficient when only one mover 10 is used, a multistage type in which a plurality of unit movers of the same shape consisting of a magnet 12 and inner yokes 14a and 14b are connected. If you use mover 10, By connecting the unit movers in multiple stages, a mover having a large thrust can be obtained, and an electromagnetic pump having a required transport pressure can be obtained.
実施例 1 Example 1
次に、上述した電磁式ポンプの可動子の往復動作検出部の構成及び検出動作の 好適な実施例について図 2乃至図 5を参照して説明する。図 2において、シリンダの 周囲に可動子 10の往復運動を検出する空芯の検出コイル 53が電磁コイル 50a、 50 bと同軸に嵌め込まれている。具体的には、検出コイル 53はシリンダの周囲に電磁コ ィル 50aと電磁コイル 50bの軸線方向両端面に隣接して嵌め込まれている。 Next, a preferred embodiment of the configuration and the detecting operation of the reciprocating operation detector of the mover of the above-described electromagnetic pump will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, an air-core detection coil 53 for detecting reciprocation of the mover 10 is fitted around the cylinder coaxially with the electromagnetic coils 50a and 50b. Specifically, the detection coil 53 is fitted around the cylinder adjacent to both end surfaces in the axial direction of the electromagnetic coil 50a and the electromagnetic coil 50b.
可動子 10が往復運動する際の可動子 10の動作位置に応じた検出コイル 53に作 用する磁束状態を図 3乃至図 5に示す。図 3は可動子 10が可動範囲で上方に変位し た状態を示し、図 4は可動子 10が中央部に変位した状態を示し、図 5は可動子 10が 下方へ変位した状態を示す。検出コイル 53に鎖交する磁束量は、可動子 10が可動 範囲の中央に変位したとき(図 4の状態)で最大となり、可動子 10が上方又は下方に 変位したとき(図 3及び図 5の状態)で最小となる。可動子 10は図 3→図 4→図 5→図 4→図 3の順に往復動作を繰り返す。可動子 10が 1往復する間に、検出コイル 53を 通過する磁束量の増減は 2サイクル発生する。従って、検出コイル 53に発生する誘 導電圧も 2サイクル発生する。尚、検出コイル 53による検出動作は、可動子 10が図 3 と図 4との間を移動する間のみ、若しくは可動子 10が図 4と図 5との間を移動する間 のみで行っても良い。この場合には、可動子 10が 1往復する間に検出コイル 53に発
生する誘導電圧は 1サイクルとなる。また、可動子 10には、インナーヨーク 14a、 14b が省略されていても良い。 FIGS. 3 to 5 show the state of magnetic flux acting on the detection coil 53 according to the operating position of the mover 10 when the mover 10 reciprocates. 3 shows a state in which the mover 10 has been displaced upward in the movable range, FIG. 4 shows a state in which the mover 10 has been displaced to the center, and FIG. 5 shows a state in which the mover 10 has been displaced downward. The amount of magnetic flux linked to the detection coil 53 becomes maximum when the mover 10 is displaced to the center of the movable range (the state in FIG. 4), and when the mover 10 is displaced upward or downward (see FIGS. 3 and 5). In the state). The mover 10 repeats the reciprocating operation in the order of FIG. 3 → FIG. 4 → FIG. 5 → FIG. 4 → FIG. During one reciprocation of the mover 10, the amount of magnetic flux passing through the detection coil 53 increases and decreases in two cycles. Therefore, the induced pressure generated in the detection coil 53 also occurs for two cycles. The detection operation by the detection coil 53 may be performed only while the mover 10 moves between FIGS. 3 and 4 or only while the mover 10 moves between FIGS. 4 and 5. good. In this case, the armature 10 emits to the detection coil 53 during one reciprocation. The generated induced voltage is one cycle. In addition, the mover 10 may have the inner yokes 14a and 14b omitted.
実施例 2 Example 2
[0008] 次に電磁式ポンプの可動子の往復動作検出部の他例について図 6を参照して説 明する。図 2と同一部材には同一番号付して説明を援用するものとする。図 6におい て、検出コイル 53はシリンダの周囲に電磁コイル 50aと電磁コイル 50bの軸線方向両 端面に隣接して嵌め込まれている点は同様である。本実施例は検出コイル 53の軸 線方向両端面に磁性材からなるヨーク 26a、 26b及び検出コイル 53の外周面にァゥ ターヨーク 52が設けられている。これにより、可動子 10から発生した磁束が、ヨーク 2 6a、アウターヨーク 52、ヨーク 26bを通過する磁気回路が形成される。これにより、可 動子 10から発生した磁束のうち検出コイル 53と鎖交する磁束数が増えるので、検出 コイル 52に発生する誘導電圧値を大きくして検出感度を向上することができる。尚、 検出コイル 53の軸線方向両端面にヨーク 26a、 26bが設けられていればアウターョ ーク 52は省略することも可能である。 Next, another example of the reciprocating motion detecting section of the mover of the electromagnetic pump will be described with reference to FIG. The same members as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description is used. In FIG. 6, the detection coil 53 is the same in that it is fitted around the cylinder so as to be adjacent to both axial end faces of the electromagnetic coil 50a and the electromagnetic coil 50b. In this embodiment, yokes 26 a and 26 b made of a magnetic material are provided on both end surfaces in the axial direction of the detection coil 53, and an filter yoke 52 is provided on the outer peripheral surface of the detection coil 53. As a result, a magnetic circuit is formed in which the magnetic flux generated from the mover 10 passes through the yoke 26a, the outer yoke 52, and the yoke 26b. As a result, the number of magnetic fluxes interlinking with the detection coil 53 among the magnetic fluxes generated from the movable element 10 increases, so that the induced voltage value generated in the detection coil 52 can be increased to improve the detection sensitivity. In addition, if the yokes 26a and 26b are provided on both end surfaces in the axial direction of the detection coil 53, the outer work 52 can be omitted.
実施例 3 Example 3
[0009] 次に電磁式ポンプの可動子の往復動作検出に基づく応用例について図 7及び図 8 を参照して説明する。図 2と同一部材には同一番号付して説明を援用するものとする 。本実施例は検出コイル 53で検出された誘導電圧を基にしてポンプの流量を検出 することを特徴とする。即ち、ポンプの流量は、可動子 10が往復運動する速度 Vと可 動子 10の断面積 Sとの積になる。可動子 10が往復運動する速度 Vが大きくなれば、 ポンプの流量が大きくなり検出コイルの誘導電圧も大きくなる。従って、図 7において 、検出コイル 53に発生した誘導電圧の振幅の大きさにより、ポンプの流量を推量する こと力 Sできる。 Next, an application example based on detection of the reciprocating operation of the mover of the electromagnetic pump will be described with reference to FIGS. 7 and 8. The same members as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description is referred to. The present embodiment is characterized in that the flow rate of the pump is detected based on the induced voltage detected by the detection coil 53. That is, the flow rate of the pump is the product of the speed V at which the mover 10 reciprocates and the cross-sectional area S of the mover 10. If the speed V at which the mover 10 reciprocates increases, the flow rate of the pump increases and the induced voltage of the detection coil also increases. Accordingly, in FIG. 7, the force S for estimating the flow rate of the pump can be obtained based on the magnitude of the amplitude of the induced voltage generated in the detection coil 53.
また、図 8において、検出コイル 53で検出された誘導電圧を基にして閾値を設定し て可動子 10が往復運動しているか否かを判定することもできる。即ち、検出コイル 53 の誘導電圧に一定の流量に相当する閾値電圧を設定しておく。そして、検出された 誘導電圧と閾値電圧とをコンパレータ回路等により比較してパルス出力に変換する。 一定の流量より大きい場合にはパルスが発生し、一定の流量より小さい場合にはパ
ノレスが発生しない。また、制御部などから電圧、電流、周波数等を一定の条件で電 磁コイル 50a、 50bに通電した場合、可動子 10が正常に動作した場合の検出コイル 53の誘導電圧の振幅範囲の上限若しくは下限を閾値電圧とすることにより、ポンプ の可動子 10が正常に動作しているか否かを検出することもできる。 In FIG. 8, it is also possible to determine whether or not the mover 10 is reciprocating by setting a threshold based on the induced voltage detected by the detection coil 53. That is, a threshold voltage corresponding to a constant flow rate is set for the induced voltage of the detection coil 53. Then, the detected induced voltage and the threshold voltage are compared by a comparator circuit or the like and converted into a pulse output. A pulse is generated if the flow rate is higher than a certain value, and a pulse is generated if the flow rate is lower than a certain value. No noise occurs. Also, when voltage, current, frequency, etc. are applied to the electromagnetic coils 50a, 50b from the control unit under certain conditions, the upper limit of the amplitude range of the induced voltage of the detection coil 53 when the mover 10 operates normally or By setting the lower limit to the threshold voltage, it is possible to detect whether or not the mover 10 of the pump is operating normally.
実施例 4 Example 4
次に、電磁式ポンプの可動子の往復動作検出に基づく応用例について図 9及び図 10を参照して説明する。図 2と同一部材には同一番号付して説明を援用するものと する。本実施例は検出コイル 53で検出された誘導電圧に基づいて可動子 10の駆動 制御が行われることを特徴とする。即ち、可動子 10が正常に動作するように、図示し ない制御部との間でフィードバック制御を行うことにより、電磁コイル 50a、 50bへの通 電量を制御したり、ポンプ流量を制御したり、可動子 10の可動範囲が上下フレーム 本体 22a、 22bに当たらないように制御することができる。 Next, an application example based on detection of the reciprocating operation of the mover of the electromagnetic pump will be described with reference to FIGS. The same members as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description is referred to. The present embodiment is characterized in that the drive control of the mover 10 is performed based on the induced voltage detected by the detection coil 53. That is, by performing feedback control with a control unit (not shown) so that the mover 10 operates normally, the amount of electricity to the electromagnetic coils 50a and 50b can be controlled, the pump flow rate can be controlled, The movable range of the mover 10 can be controlled so as not to hit the upper and lower frame bodies 22a and 22b.
更には、電磁コイル 50a、 50bの励磁に起因する誘導電圧の変動が少ない検出電 圧範囲で検出コイルの誘導電圧を検出するのが望ましい。検出コイル 53の上下には 電磁コィノレ 50a、 50b力 Sあり、当該電磁コィノレ 50a、 50bの電流の変ィ匕により検出コィ ノレ 53に誘導電圧が発生する。図 9に電磁コイル 50a、 50bの電流変化量による影響 を含めた検出コイル 53の誘導電圧のグラフ図を示す。電磁コイル 50a、 50bの励磁 方向を切り換えた直後は、時間に対する電流値の変化量が大きぐ検出コイル 53の 誘導電圧に及ぼす影響が大きい。そこで、電磁コイル 50a、 50bの電流変化量が小 さいとき、即ち可動子 10の往復運動による発生する誘導電圧が図 9において負側の ときの誘導電圧波形(図 9のグラフ図の A部分及び B部分)に電圧閾値を設けることで 、電磁コイル 50a、 50bの電流変化による影響を小さくすることができる。図 9におい て、 A部及び B部の電磁コイル 50a、 50bの電流変化量が大きい場合には、 A部及び B部の誘導電圧の平均値を算出したり、 A部及び B部のパルス幅を検出してその平 均値を算出したり、検出コイル 53の誘導電圧の周波数成分(可動子 10の往復運動 周波数の 2倍成分)だけを検出しても良い。 Further, it is desirable to detect the induced voltage of the detection coil in a detection voltage range where the fluctuation of the induced voltage due to the excitation of the electromagnetic coils 50a and 50b is small. Above and below the detection coil 53, there are electromagnetic coils 50a, 50b force S, and an induced voltage is generated in the detection coil 53 by changing the current of the electromagnetic coils 50a, 50b. FIG. 9 shows a graph of the induced voltage of the detection coil 53 including the influence of the current change amount of the electromagnetic coils 50a and 50b. Immediately after switching the excitation direction of the electromagnetic coils 50a and 50b, the amount of change in the current value with respect to time has a large effect on the induced voltage of the detection coil 53. Therefore, when the amount of change in the current of the electromagnetic coils 50a and 50b is small, that is, when the induced voltage generated by the reciprocating motion of the mover 10 is on the negative side in FIG. By providing a voltage threshold in section B), it is possible to reduce the influence of the current change in the electromagnetic coils 50a and 50b. In Fig. 9, if the amount of change in the current of the electromagnetic coils 50a and 50b in the parts A and B is large, the average value of the induced voltages in the parts A and B is calculated, and the pulse width of the parts A and B is calculated. May be detected and the average value thereof may be calculated, or only the frequency component of the induced voltage of the detection coil 53 (two times the reciprocating frequency of the mover 10) may be detected.
図 9は検出コイル 53の誘導電圧の周波数が可動子 10の往復運動周波数の 2倍で あるが、周波数が同じ場合を図 10に示す。検出コイル 53の誘導電圧は C部及び D
部でピークになる力 いずれも電磁コイル 50a、 50bの電流変化による影響を同じよう に受けてしまうので、可動子 10の往復運動が適正か検出することが難しくなる。従つ て、検出コイル 53の誘導電圧の周波数が可動子 10の往復運動周波数の 2倍にする ことにより、可動子 10の往復運動の適否を検出し易くなることが分かる。 FIG. 9 shows the case where the frequency of the induced voltage of the detection coil 53 is twice the frequency of the reciprocating motion of the mover 10, but the frequency is the same. The induced voltage of the detection coil 53 is C and D Since the force that peaks at the portion is similarly affected by the current change of the electromagnetic coils 50a and 50b, it is difficult to detect whether the reciprocating motion of the mover 10 is appropriate. Therefore, it can be seen that by setting the frequency of the induced voltage of the detection coil 53 to twice the frequency of the reciprocating motion of the mover 10, it becomes easier to detect the suitability of the reciprocating motion of the mover 10.
尚、図 1に示す電磁式ポンプは、可動子 10の一方側と他方側に設けられた吸入用 流路 38a、 38bを連通し、可動子 10の一方側と他方側に設けられた送出用流路 40a 、 40bを連通して、いわば、並列的に流路を連通させた例である力 複数の電磁式ポ ンプを直列に流路を連通して使用することも可能である。この場合は、送出用流路 4 0aを吸入用流路 38bに連通するか、送出用流路 40bを吸入用流路 38aに連通させ れは'よレ、。
The electromagnetic pump shown in FIG. 1 communicates with suction passages 38a and 38b provided on one side and the other side of the mover 10, and has a delivery pump provided on one side and the other side of the mover 10. A plurality of electromagnetic pumps, which is an example in which the flow paths are communicated in parallel, that is, the flow paths are communicated in parallel, can be used by connecting the flow paths in series. In this case, the delivery channel 40a may be connected to the suction channel 38b, or the delivery channel 40b may be connected to the suction channel 38a.